用于多晶硅还原炉的底盘、底盘组件和还原炉转让专利
申请号 : CN202210270853.1
文献号 : CN114349008B
文献日 : 2022-11-04
发明人 : 石何武 , 汪绍芬 , 杨永亮 , 万烨 , 张升学 , 陈辉 , 汤传斌 , 严大洲
申请人 : 中国恩菲工程技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于多晶硅还原炉的底盘,其特征在于,包括:盘体,所述盘体具有:第一进气孔,所述第一进气孔沿所述盘体的轴向贯穿所述盘体,所述第一进气孔为一个,所述第一进气孔位于所述盘体的轴心位置;
电极孔组,所述电极孔组包括沿所述盘体的周向间隔设置的多个电极孔,每个所述电极孔沿所述盘体的轴向贯穿所述盘体,所述电极孔组为两个,所述电极孔组包括第一电极孔组和第二电极孔组,所述第一电极孔组在内外方向上位于所述第二电极孔组的内侧;
第二进气孔组,所述第二进气孔组包括多个第二进气孔,每个所述第二进气孔组沿所述盘体的轴向贯穿所述盘体, 所述第二进气孔组为一个,所述第二进气孔组在所述内外方向上位于所述第一电极孔组和所述第二电极孔组之间,多个所述第二进气孔和所述第一电极孔组的多个所述电极孔在内外方向上一一相对,所述第二电极孔组包括多个第二电极孔子组,每个所述第二电极孔子组包括多个电极孔,多个第二电极孔子组和多个所述第二进气孔在所述盘体的周向上一一交替设置;
多个出气孔,每个所述出气孔沿所述盘体的轴向贯穿所述盘体,多个所述出气孔沿所述盘体的周向间隔设置,多个所述出气孔在内外方向上位于一个所述第一进气孔和所述第一电极孔组之间。
2.根据权利要求1所述用于多晶硅还原炉的底盘,其特征在于,
多个所述出气孔均匀地分布在以所述盘体的轴心为圆心的第一圆周上,所述第一圆周的直径在150mm至400mm之间;
每个所述电极孔组中相邻两个所述电极孔的圆心之间的距离在230mm至280mm之间;
每个所述电极孔组中的多个所述电极孔均匀地在以所述盘体的中心位置为圆心的一个圆周上,相邻两个所述电极孔组中的一者的多个所述电极孔所分布的圆周与相邻两个所述电极孔组中的另一者的多个所述电极孔所分布的圆周的直径之差为600mm,位于最内侧的所述电极孔组中的多个所述电极孔所分布的圆周的直径在600mm至800mm之间。
3.根据权利要求1所述用于多晶硅还原炉的底盘,其特征在于,
所述出气孔的数量为3个、4个或6个;
所述第一电极孔组的所述电极孔的数量为8个;
所述第二电极孔组的所述电极孔的数量为16个;
所述第二进气孔组的所述第二进气孔的数量为4个、6个或8个。
4.根据权利要求1所述用于多晶硅还原炉的底盘,其特征在于,
每个所述第一进气孔和每个第二进气孔内均设有进气喷嘴,所述进气喷嘴的上表面位于所述盘体的上表面的上方;
每个所述出气孔内均设有出气喷嘴,所述出气喷嘴的上表面与所述盘体的上表面在同一水平面上。
5.一种底盘组件,其特征在于,包括:上述权利要求1‑4中任一项所述用于多晶硅还原炉的底盘和电极端子组,每个所述电极孔组具有与其配合的所述电极端子组。
6.一种还原炉,其特征在于,包括:炉体和上述权利要求5所述底盘组件,所述炉体设在所述底盘组件的所述用于多晶硅还原炉的底盘上。
7.根据权利要求6所述的还原炉,其特征在于,所述盘体具有第一冷却腔,所述盘体上设有与所述第一冷却腔连通的第一冷却进口和第一冷却出口;所述还原炉进一步包括:出气气包,所述出气气包包括内壳体和外壳体,所述内壳体位于所述外壳体内,所述内壳体与所述外壳体限定出第二冷却腔,所述外壳体上设有与所述第二冷却腔连通的第二冷却进口和第二冷却出口,所述第二冷却出口与所述第一冷却进口连通,所述内壳体的内壁面限定出出气腔,所述内壳体的底部设有与所述出气腔连通的出气口;和多个出气管,多个出气管的上端一一对应地与多个所述出气孔连通,每个所述出气管的下端穿过所述外壳体和所述内壳体并伸入到所述出气腔内。
说明书 :
用于多晶硅还原炉的底盘、底盘组件和还原炉
技术领域
背景技术
关技术中,多晶硅的核心生产设备还原炉的温度不均匀,还原炉内的流场(气流的速度和分
布的形态)分布不均匀使得难以生产电子级多晶,且消耗原料较多。
发明内容
所述盘体的周向间隔设置,每个所述第二进气孔组在所述内外方向上位于相邻的两个所述
电极孔组之间。
子组包括多个电极孔,多个第二电极孔子组和多个所述第二进气孔在所述盘体的周向上一
一交替设置。
个所述电极孔组中的另一者的多个所述电极孔所分布的圆周的直径之差为600mm,位于最
内侧的所述电极孔组中的多个所述电极孔所分布的圆周的直径在600mm至800mm之间。
二冷却进口和第二冷却出口,所述第二冷却出口与所述第一冷却进口连通,所述内壳体的
内壁面限定出出气腔,所述内壳体的底部设有与所述出气腔连通的出气口;和
附图说明
具体实施方式
个出气孔4。
1的轴向贯穿盘体1。每个出气孔4沿盘体1的轴向贯穿盘体1,多个出气孔4沿盘体1的周向间
隔设置。
外方向上位于第一进气孔组2和至少一个电极孔组3之间。
孔4均匀地流出还原炉200,从而使得还原炉200内的气体流动均匀、稳定,以便提高硅棒的
质量。
组2位于多个出气孔4的内侧,多个出气孔4在内外方向上位于至少一个电极孔组3的内侧。
由此,可使得还原炉200内的至少一部分的气体需要穿过至少一个电极孔组3后通过出气孔
4流出还原炉200,从而增加了原炉200内的该至少一部分气体的停留时间,从而可使得原炉
200内的气体反应更加充分,以便节省物料。
子组具有多个电极端子,以便每个电极孔组3的每个电极孔301上均具有电极端子,电极端
子的下端通电,电极端子的上方设有一体化的石墨组件,硅芯安装在石墨组件上。
组3的多个电极端子上的多个硅棒形成硅棒圈。
5与底盘100可拆卸地相连,以便将硅芯安装在石墨组件上和从反应腔201内取出硅棒。上下
方向如图1中的箭头A所示。例如,炉体5的下端部与底盘100的上端部的边缘相连。
口54。具体地,炉体冷却进口53位于炉体冷却出口54的下方,冷却流体从炉体冷却进口53进
入炉体冷却腔内后从炉体冷却出口54流出,以便冷却流体对炉体5进行换热从而对炉体5进
行降温。
预加热,当反应腔201内温度达到预设值后可关闭微波发生装置,然后通过电极电加热使得
硅芯加热到反应温度。在炉体5的上方设置微波发生装置对反应腔201进行预加热可减少反
应腔201的温度加热至硅芯的反应温度所需的时间和能源。
反应腔201进行预加热,当反应腔201内温度达到预设值后可关闭卤素灯,然后通过电极电
加热使得硅芯加热到反应温度。在反应腔201内设置卤素灯对反应腔201进行预加热可减少
反应腔201的温度加热至硅芯的反应温度所需的时间和能源。
的轴心处的气体处于流动,从而防止在盘体1的轴心处形成流动死区,进而使得每个硅棒下
部区域的生长速率得到显著提高,且可使得位于盘体1中间位置的第一进气孔组2可均匀地
对电极孔组3提供气体原料(三氯氢硅和氢气的混合气体)。由此可以使反应腔201内的物料
场均匀地、平稳地分布,从而可以使多个硅棒均匀生长,内外硅棒均一性好,大幅提升硅棒
的外观质量。盘体1的轴向可以是上下方向,例如,第一进气孔21沿上下方向贯穿盘体1。
21可为至少一个(位于最内侧的)电极孔组3提供充足的物料,且使得反应腔201内的物料场
均匀地、平稳地分布。
等于预设值,以便第一进气孔组2可均匀地对电极孔组3提供气体原料。
使得反应腔201内的气体流场分布均匀。例如,每个出气孔4沿上下方向贯穿盘体1。
想圆。出气孔4的数量可以是为3个、4个或6个。多个出气孔4均匀分布在第一圆周上可是的
气体出气更加均匀,从而使得反应腔201内的气体流动稳定,从而便于提高硅棒质量。
心位置为圆心的一个圆周上。由此可使得硅芯分布均匀,便于硅棒的生长。每个电极孔组3
中相邻两个电极孔301的圆心之间的距离在230mm至280mm之间。由此可使得硅芯之间的距
离较为适中,且使多个硅棒之间的辐射基本相等,从而可以反应腔201内的温度场分布更加
均匀。相邻两个硅棒间距在230mm至280mm之间能够更加利于生产高质量硅棒。例如,每个电
极孔301沿上下方向贯穿盘体1,每个电极孔组3中相邻两个电极孔301的圆心之间的距离为
250mm。
孔组3后通过出气孔4流出还原炉200,从而增加了原炉200内的该至少一部分气体的停留时
间,从而可使得原炉200内的气体反应更加充分,以便节省物料。
内的至少一部分的气体需要穿过该至少一个电极孔组3后通过出气孔4流出还原炉200,从
而增加了原炉200内的该至少一部分气体的停留时间,从而可使得原炉200内的气体反应更
加充分,以便节省物料。
4在内外方向上位于最内侧的电极孔组3的内侧。由此,可使得还原炉200内的至少一部分的
气体需要该多个(所有的)电极孔组3后通过出气孔4流出还原炉200,从而增加了原炉200内
的该至少一部分气体的停留时间,从而可使得原炉200内的气体反应更加充分,以便节省物
料。
最内侧的电极孔组3中的多个电极孔301所分布的圆周的直径在600mm至800mm之间。由此,
可保证反应腔201内温度场均匀,从而保证了硅棒的生长稳定性,进一步提高了硅棒的质
量。
进气孔组7沿盘体1的周向间隔设置,每个第二进气孔组7在内外方向上位于相邻的两个电
极孔组3之间。第二进气孔组7的第二进气孔71的数量可以为4个、6个或8个。每个第二进气
孔组7的多个第二进气孔71在一个圆周上均匀分布,由此,可使得每个第二进气孔组7可在
内外方向上为与其相邻的两个电极孔组3上的电极端子组上的硅芯提供气体原料,以便内
外硅棒均一性好,大幅提升硅棒的外观质量。
个第二进气孔71均与一个进气环出口112相连,以便进气环11中的气体可通过第一进气孔
21和第二进气孔71进入还原炉200的反应腔201内,从而便于向反应腔201内通入气体原料。
一电极孔组31的电极孔301的数量为8个;第二电极孔组32的电极孔301的数量为16个。第一
电极孔组31的电极孔301所分布的圆周的直径在600mm至800mm之间,第二电极孔组32的电
极孔301所分布的圆周的直径在1200mm至1400mm之间。
进气孔21的数量为1个。
更加均匀,相邻的两个硅棒相互之间的辐射热也会相当,因此可使得每个硅棒周围热场比
较均匀,保证了每个硅棒能够垂直且均匀的生长,最大限度的实现了热能利用,生产效率大
幅提升。且可保证每个硅棒都有合适的具有合适的供气量和进料量,增加了气体远离的停
留时间,保证了硅棒的表面质量,从而提高硅棒质量并节约原料。
电极孔301,多个第二电极孔子组和多个第二进气孔71在盘体1的周向上一一交替设置。由
此,可使得每个第二进气孔71为在盘体1的周向上与其相邻的第二电极孔子组和在内外方
向(盘体1的径向)上与其相对的第一电极孔组的多个电极孔301提高气体原料。例如,每个
第二电极孔子组包括2个电极孔301。
概率。出气喷嘴的孔径在3mm至30mm之间。
气喷嘴能够使得硅棒表层的流场均匀,利于硅棒的稳定气相沉积生长。
12设在第二盘体13上,第一盘体11与第二盘体12之间限定出第一冷却腔。第二盘体13上设
有第一冷却进口121和第一冷却出口122。第二盘体13上设有与第一冷却进口121相连的第
一冷却管123和与第一冷却出口122相连的第二冷却管124。
612,第二冷却出口612与第一冷却进口121连通。具体地,第二冷却出口612通过第一冷却管
123与第一冷却进口121连通,由此,冷却流体通过第二冷却进口611进入第二冷却腔后通过
第一冷却管123进入第一冷却腔后从第一冷却出口122流出第一冷却腔,以便对第一盘体1
进行冷却。
并伸入到出气腔内。具体地,每个出气管的一部分位于与其对应的一个第一冷却管123内,
以便每个第一冷却管123内的冷却气体可对与其对应的出气管降温,从而对将要进入出气
腔的气体降温,从而便于从出气口613出来的气体温度较低,以便符合排气标准。
构成盘体1的上表面,盘体反射层可反射热辐射。具体地,盘体反射层位于第一盘体12上。内
板体反射层和盘体反射层可反射热辐射,由此可提高内板体反射层和盘体反射层处的热辐
射效果,提高了热辐射的利用率。盘体反射层可保证硅棒下部与盘体1接触部位的温度接近
反应腔201中心处的温度,内板体反射层可保证反应腔201边缘的温度接近反应腔201中心
处的温度,从而使得反应腔201内的温度分布更加均匀一致,进而提高硅棒质量。内板体反
射层和盘体反射层由爆炸复合板制成。例如,内板体反射层和盘体反射层由不锈钢爆炸复
合银板构成。
体反射层具有一定的强度。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体的限定。
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示
例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
均在本发明的保护范围内。